Czy wiesz...

Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

Jak jest ważny i do czego służy model reologiczny polimeru?

Wizualizacja wyników OpenFOAM

Jaką cenę należy zapłacić za korzystanie z bezpłatnych pakietów do symulacji inżynierskich?

Wykres błędnych ruchów osi wrzeciona w funkcji kąta obrotu

Jak diagnozować przyczyny błędów obróbki CNC detali? cz. 2

Pękanie Elementów Form Wtryskowych

Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

Czytaj także:

Większe opakowanie skrzyniowe ze sklejki wraz z przygotowanymi materiałami sztauerskimi
Rozwiązania

Pakowanie maszyn dla transportu morskiego

­ Aleksander Łukomski
Połączenie Skurczowe
Technologie

Niedoceniane połączenie skurczowe

­ Jerzy Mydlarz
Kontrola procesu aktywacji powierzchni polimerowych plazmą atmosferyczną
Technologie

Kontrola procesu aktywacji powierzchni polimerowych plazmą atmosferyczną

­ [Marek Bernaciak]
gięcie blachy
Projektowanie

Blaszane origami. Metodyka projektowania konstrukcji blachowych

­ Paweł Bancarzewski
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Wytworzoną przyrostowo matrycę napełniono proszkiem, uszczelniono i zagęszczono metodą izostatycznego prasowania na gorąco

    Wytwarzanie przyrostowe matryc do metalurgii proszków

    JCB Hydromax – rekordowy samochód na wodór

    JCB Hydromax – rekordowy samochód na wodór

    Ćwiczenia z ewakuacji rannych przy użyciu drona na poligonie w Bemowie Piskim

    Dron z napędem hydraulicznym do ewakuacji rannych

    Wymienne krawędzie natarcia wirników na potrzeby badań nad redukcją emisji akustycznej

    Wymienne krawędzie natarcia wirników na potrzeby badań nad redukcją emisji akustycznej

    działanie chwytaka inspirowanego ośmiornicą

    Robotyczna ośmiornica

    binder jetting szklanego surowca wtórnego

    Druk 3D ze szklanego surowca wtórnego

    W ramach projektu CeraMMAM inżynierowie z KIT opracowali technologię wielomateriałowego druku 3D wyrobów ceramicznych i metaloceramicznych.

    Wielomateriałowy druk 3D wyrobów ceramicznych i metaloceramicznych

    Włókna bazaltowe z regolitu księżycowego

    Włókna bazaltowe z regolitu księżycowego

    Obrotowa głowica drukująca podczas pracy i przykład uzyskanej struktury lattice

    Druk 3D zmiennokształtnych struktur przestrzennych

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    zaleta sprężyn falistych oszczędność miejsca

    Poznaj zalety sprężyn falistych

    analiza zmęczeniowa spoiny

    Numeryczna i eksperymentalna analiza losowego zmęczenia złączy spawanych metodą Dirlika

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Robotyzacja transportu profili w lakierni proszkowej

    Jednozwojowa sprężyna falista Smalley do wstępnego obciążenia łożyska

    Wstępne napięcie łożysk: pięć najbardziej typowych nieporozumień

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Odpowietrzanie form wtryskowych; cz. 1

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Wielowrzecionowe głowice wiertarskie

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Jak symulacja komputerowa wspiera konstruktora już na etapie projektu?

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Precyzyjna ewidencja operacji i materiałów a kontrola jakości

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Wczoraj i dziś. Współczesna MV Augusta Superveloce 1000 Serie Oro i 500/4 z 1974 roku

    Aerodynamika motocykla – rywalizacja konstrukcyjna

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Obróbkowe uchwyty modułowe

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Organizacja produkcji; cz. 2

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Racjonalizacja zużycia surowców w praktyce produkcyjnej

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Ceramika ultra-wysokotemperaturowa UHTC dla lotów hipersonicznych; cz. 2

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Jak jest ważny i do czego służy model reologiczny polimeru?

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2026
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Wytworzoną przyrostowo matrycę napełniono proszkiem, uszczelniono i zagęszczono metodą izostatycznego prasowania na gorąco

    Wytwarzanie przyrostowe matryc do metalurgii proszków

    JCB Hydromax – rekordowy samochód na wodór

    JCB Hydromax – rekordowy samochód na wodór

    Ćwiczenia z ewakuacji rannych przy użyciu drona na poligonie w Bemowie Piskim

    Dron z napędem hydraulicznym do ewakuacji rannych

    Wymienne krawędzie natarcia wirników na potrzeby badań nad redukcją emisji akustycznej

    Wymienne krawędzie natarcia wirników na potrzeby badań nad redukcją emisji akustycznej

    działanie chwytaka inspirowanego ośmiornicą

    Robotyczna ośmiornica

    binder jetting szklanego surowca wtórnego

    Druk 3D ze szklanego surowca wtórnego

    W ramach projektu CeraMMAM inżynierowie z KIT opracowali technologię wielomateriałowego druku 3D wyrobów ceramicznych i metaloceramicznych.

    Wielomateriałowy druk 3D wyrobów ceramicznych i metaloceramicznych

    Włókna bazaltowe z regolitu księżycowego

    Włókna bazaltowe z regolitu księżycowego

    Obrotowa głowica drukująca podczas pracy i przykład uzyskanej struktury lattice

    Druk 3D zmiennokształtnych struktur przestrzennych

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    zaleta sprężyn falistych oszczędność miejsca

    Poznaj zalety sprężyn falistych

    analiza zmęczeniowa spoiny

    Numeryczna i eksperymentalna analiza losowego zmęczenia złączy spawanych metodą Dirlika

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Robotyzacja transportu profili w lakierni proszkowej

    Jednozwojowa sprężyna falista Smalley do wstępnego obciążenia łożyska

    Wstępne napięcie łożysk: pięć najbardziej typowych nieporozumień

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Odpowietrzanie form wtryskowych; cz. 1

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Wielowrzecionowe głowice wiertarskie

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Jak symulacja komputerowa wspiera konstruktora już na etapie projektu?

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Precyzyjna ewidencja operacji i materiałów a kontrola jakości

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością

    Wczoraj i dziś. Współczesna MV Augusta Superveloce 1000 Serie Oro i 500/4 z 1974 roku

    Aerodynamika motocykla – rywalizacja konstrukcyjna

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Obróbkowe uchwyty modułowe

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Organizacja produkcji; cz. 2

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Racjonalizacja zużycia surowców w praktyce produkcyjnej

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Ceramika ultra-wysokotemperaturowa UHTC dla lotów hipersonicznych; cz. 2

    Błędy w druku 3D przyczyną wypadków

    Jak jest ważny i do czego służy model reologiczny polimeru?

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2026
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
wstępne napięcie łożyska bearing preload

Analizy wytrzymałościowe stalowych ram naczep kłonicowych

­ Paula Stankiewicz, Piotr Harnatkiewicz
20.10.2015
A A

Na pojazdy i naczepy podczas eksploatacji działają obciążenia powodujące powstawanie rozmaitych rozkładów naprężeń. Szczególnie dotyczy to pojazdów kłonicowych, które, zazwyczaj poruszają się po wyboistych drogach gruntowych, a więc pracują w warunkach eksploatacyjnych niezwykle trudnych dla konstrukcji.

naczepa kłonicowa
Rys. 1 Model bryłowy naczepy wraz z osprzętem

Metody numeryczne umożliwiają szybkie i łatwe sprawdzenie wielu definiowanych kierunkowo przypadków obciążeniowych, zweryfikowanie konstrukcji dla każdego z nich oraz pomagają określić elementy konstrukcje, które można lub należałoby poddać optymalizacji [1].

Do przeprowadzenia statycznych analiz wytrzymałościowych naczepy kłonicowej przygotowane zostały dwa zestawy symulacji; w pierwszym z nich założono, że konstrukcja zostanie wykonana ze stali Domex 700, a w drugim za materiał konstrukcyjny przyjęto stal S355.

Stale Domex to rodzina walcowanych na gorąco, niskostopowych specjalnych stali konstrukcyjnych o podwyższonej wytrzymałości. Są one stalami niskowęglowymi, o zawartości węgla do 0,12%. Wykorzystuje się je głównie w przemyśle motoryzacyjnym, leśnym, maszyn roboczych oraz kolejnictwa. Stale te nadają się do obróbki plastycznej na zimno, są dobrze spawalne. Są one dostępne w wielu odmianach, różniących się granicą plastyczności, odporności na ścieranie, spawalnością czy odpornością na korozję.

Stale S355 są to zwykłe, powszechnie znane stale konstrukcyjne, stosowane w różnych gałęziach przemysłu [2, 3].

Na potrzeby obliczeń numerycznych bryłowy model geometryczny CAD (Rys. 1) został przerobiony na model powierzchniowy – na powierzchnie zostały zmienione elementy cienkościenne (Rys. 2, 3).

model powierzchniowy ramy naczepy
Rys. 2 Model powierzchniowy naczepy

Model przygotowano z zachowaniem należytej staranności, odpowiednio definiując nowy kształt geometryczny, tak by modyfikacje wprowadzone pod obliczenia nie wpłynęły na zmianę sztywności i zachowania się obiektu podczas analiz, co w konsekwencji mogłoby wiązać się z otrzymaniem niespójnych wyników. Zamodelowano również spoiny z uwzględnieniem przewidywanej ich grubości.

model dyskretny ramy naczepy
Rys. 3 Widok na przednią część modelu dyskretnego ramy

Do dyskretyzacji elementów cienkościennych użyto elementów dwuwymiarowych. Konieczne było stworzenie uproszczonych modeli zastępczych takich elementów jak kłonice, zawieszenie czy ciągnik siodłowy, by przybliżyć wartości otrzymane w wyniku symulacji do rzeczywistych, jakie będą występowały podczas pracy konstrukcji.

W całościowym rozpatrywaniu problemu konieczne było również zamodelowanie ciągnika siodłowego. Było to związane z potrzebą uwzględnienia podatności zawieszenia oraz opon pojazdu. W warunkach rzeczywistych zarówno zawieszenie jak i opony ciągnika oraz naczepy uginają się pod wpływem ciężaru ładunku. Sytuację taką należy również odwzorować w analizach numerycznych. W przypadku pominięcia tych aspektów mogłoby dojść do sytuacji znacznego przewymiarowania przedniej części konstrukcji.

Model ciągnika siodłowego na potrzeby analizy wykonano w sposób uproszczony. Składał się on z powierzchni modelującej górną powierzchnię ciągnika oraz sprężyn, którym nadano sztywności opon i zawieszeń. Pomiędzy powierzchnią ciągnika a ramą naczepy zamodelowano kontakt (Rys. 4).

model uproszczony ciągnika
Rys. 4 Widok na model uproszczony ciągnika

Zawieszenie zamodelowano również w sposób uproszczony. Elementy konstrukcyjne zamodelowano jako belki o odpowiednim przekroju poprzecznym. Podatne części zawieszenia zamodelowano wykorzystując elementy typu spring o odpowiednich parametrach. Opony zostały zamodelowane jako belki o długości promienia opony (Rys. 5).

Model dysktretny osi z zawieszeniem
Rys. 5 Wycięty fragment modelu dyskretnego pokazujący jedną oś z zawieszeniem

Do ustalenia przypadków obciążeniowych wykorzystano m.in. wyniki prac badawczych z przeprowadzonych wcześniej projektów oraz rygorystyczne wytyczne norweskiej normy DNV. Według nich obliczenia wytrzymałościowe konstrukcji naczep powinny być przeprowadzone dla kilku przypadków odwzorowujących rzeczywiste sytuacje obciążeń podczas normalnej eksploatacji naczepy.

Są one podzielone na trzy grupy, do których przypisano odmienne współczynniki bezpieczeństwa materiałowego i współczynniki przeciążeniowe. Pierwsza grupa to przypadki związane z obciążeniem ładunkiem normatywnym i brakiem ruchu. W drugiej grupie znajdują się przypadki eksploatacyjne, związane z ruchem pojazdu. W trzeciej grupie znalazły się przypadki ekstremalne, takie jak ponadnormatywne obciążenie naczepy. W przedmiotowym przypadku zdecydowano, że zostaną przeprowadzone obliczenia dla następujących przypadków obciążeń:

I grupa:

a) obciążenie pionowe normatywne

II grupa:

b) zakręt

c) hamowanie

d) zjazd ze wzniesienia z hamowaniem na zakręcie

e) przejazd przez przeszkodę

III grupa:

f) obciążenie pionowe ponadnormatywne

W pierwszej kolejności wykonano analizę dla konstrukcji ze stali Domex 700, tak dobierając grubości elementów cienkościennych, by w żadnym punkcie nie zostały przekroczone dopuszczalne naprężenia dla materiału. Następnie, na podstawie tych wyników przeprowadzono kolejne iteracje dobierając grubości poszczególnych powierzchni tak, by naprężenia były w odpowiednim zakresie dla stali S355.

Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych
Rys. 6 Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal Domex 700. Widok izometryczny z góry
Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych
Rys. 7 Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal Domex 700. Widok izometryczny z dołu

Wyniki obliczeń dla konstrukcji wykonanej ze stali Domex 700 przedstawiono na rysunkach 6 i 7, a dla stali S355 odpowiedno: na rysunkach 8 i 9.

Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych
Rys. 8 Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal S355. Widok izometryczny z góry
Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych
Rys. 9 Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal S355. Widok izometryczny z dołu

Na podstawie przeprowadzanych symulacji wykazano jak zastosowanie nowoczesnych wysoko-wytrzymałych stali wpływa na zmniejszenie masy pojazdu przy jednoczesnym zachowaniu trwałości analizowanej konstytucji. Należy jednak zwrócić uwagę, iż niekontrolowane zmniejszenie grubości blach może w konsekwencji również doprowadzić do negatywnego w skutkach zwiększenia podatności ramy na jej wzdłużne skręcanie. Fakt ten może skutkować wystąpieniem zmęczeniowych pęknięć ram oraz trwałych deformacji podczas ich pracy w trudnych warunkach.

Przeprowadzone analizy konstrukcji naczepy kłonicowej z wykorzystaniem modelowania numerycznego przyspieszają całościowy proces projektowania i umożliwiają sprawdzanie konstrukcji niemożliwych do obliczenia za pomocą metod analitycznych. Ponadto, pozwalają także zoptymalizować konstrukcję bez zmniejszania jej wytrzymałości oraz bezpieczeństwa, co prowadzi do redukcji masy i zwiększenia trwałości. Analizy numeryczne pozwoliły na sprawdzenie czy rama naczepy nie jest nadmiernie wytężona, oraz które z elementów powinny zostać zmodyfikowane, ponieważ mogłyby ulec uszkodzeniu, lub są narażone na pęknięcia zmęczeniowe.

Przypadkiem obliczeniowym, dla którego w konstrukcji pojawiały się największe naprężenia był przypadek symulujący zjazd ze zniesienia z hamowaniem na zakręcie. Na jego podstawie zostały dobrane grubości dla obu analizowanych materiałów. Zmieniono je dla powierzchni, gdzie występowały największe naprężenia.

zwiększenie grubości elementów ze stali S355 w porównaniu do stali Domex
Rys. 10

Paula Stankiewicz
Piotr Harnatkiewicz
KOMES Sp. z o.o.

Literatura:

[1] Rusiński E., Czmochowski J., Smolnicki T. : Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2000

[2] SSAB : Arkusz danych Domex 700 MC, ssab.com/Global/Domex/Datasheets/pl/421_Domex%20700%20MC (dostęp X.2015)

[3] SSAB : Structural steel, ssab.com/Global/Domex/Brochures/en/206_The%20Structural_Steel.pdf (dostęp X.2015)

artykuł pochodzi z wydania 10 (97) październik 2015

  • Share on Facebook
  • Share on Twitter
  • Share on LinkedIn
  • Share on WhatsApp
  • Share on Email
Tagi: MESstal

Powiązane artykuły

Mapy współczynników wykorzystania materiału rodzimego konstrukcji
Analizy, symulacje

Obliczenia zmęczeniowe spawanej konstrukcji nośnej ze stopów aluminium

Organizacja produkcji; cz. 3: systemy zarządzania jakością
Analizy, symulacje

Jak symulacja komputerowa wspiera konstruktora już na etapie projektu?

Wysokotemperaturowy kompozyt strukturalny na bazie stali
Aktualności

Wysokotemperaturowy kompozyt strukturalny na bazie stali

model przekładni
Analizy, symulacje

Badanie wpływu uszkodzeń zębów na dynamikę przekładni zębatej przy pomocy metod komputerowych

badanie materiałowe polimerów na potrzeby MES
Analizy, symulacje

Badania materiałowe i modelowanie polimerów na potrzeby symulacji MES

Volkswagen typ 82 Kübelwagen
Inne

Historia jednej półosi

Rotor Clip

Tematyka:

aluminium automatyzacja budowa maszyn CAD ceramika techniczna CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty konstruktor laser lotnictwo mechanizm MES montaż motocykle motoryzacja nanotechnologia obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem polskie projekty powłoki programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad zgrzewanie łożyska
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
MetalTop
wstępne napięcie łożyska bearing preload
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O nas
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2026

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • Strona główna
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
  • Jak zakupić
  • O nas
  • Kontakt

© ITER 2007-2026

email_icon

Nie przegap nowych wydań!

Zapisz się, aby na bieżąco otrzymywać linki do kolejnych, darmowych wydań Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich

Wpisz adres email

Dziękuję, nie pokazuj więcej